hw/virtio-blk.c

   1 /*
   2  * Virtio Block Device
   3  *
   4  * Copyright IBM, Corp. 2007
   5  *
   6  * Authors:
   7  *  Anthony Liguori   <[email protected]>
   8  *
   9  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
  10  * the COPYING file in the top-level directory.
  11  *
  12  */
  13
  14 #include <qemu-common.h>
  15 #include <sysemu.h>
  16 #include "virtio-blk.h"
  17 #include "block_int.h"
  18 #ifdef __linux__
  19 # include <scsi/sg.h>
  20 #endif
  21
  22 typedef struct VirtIOBlock
  23 {
  24     VirtIODevice vdev;
  25     BlockDriverState *bs;
  26     VirtQueue *vq;
  27     void *rq;
  28     char serial_str[BLOCK_SERIAL_STRLEN + 1];
  29     QEMUBH *bh;
  30 } VirtIOBlock;
  31
  32 static VirtIOBlock *to_virtio_blk(VirtIODevice *vdev)
  33 {
  34     return (VirtIOBlock *)vdev;
  35 }
  36
  37 /* store identify data in little endian format
  38  */
  39 static inline void put_le16(uint16_t *p, unsigned int v)
  40 {
  41     *p = cpu_to_le16(v);
  42 }
  43
  44 /* copy to *dst from *src, nul pad dst tail as needed to len bytes
  45  */
  46 static inline void padstr(char *dst, const char *src, int len)
  47 {
  48     while (len--)
  49         *dst++ = *src ? *src++ : '\0';
  50 }
  51
  52 /* setup simulated identify data as appropriate for virtio block device
  53  *
  54  * ref: AT Attachment 8 - ATA/ATAPI Command Set (ATA8-ACS)
  55  */
  56 static inline void virtio_identify_template(struct virtio_blk_config *bc)
  57 {
  58     uint16_t *p = &bc->identify[0];
  59     uint64_t lba_sectors = bc->capacity;
  60
  61     memset(p, 0, sizeof(bc->identify));
  62     put_le16(p + 0, 0x0);                            /* ATA device */
  63     padstr((char *)(p + 23), QEMU_VERSION, 8);       /* firmware revision */
  64     padstr((char *)(p + 27), "QEMU VIRT_BLK", 40);   /* model# */
  65     put_le16(p + 47, 0x80ff);                        /* max xfer 255 sectors */
  66     put_le16(p + 49, 0x0b00);                        /* support IORDY/LBA/DMA */
  67     put_le16(p + 59, 0x1ff);                         /* cur xfer 255 sectors */
  68     put_le16(p + 80, 0x1f0);                         /* support ATA8/7/6/5/4 */
  69     put_le16(p + 81, 0x16);
  70     put_le16(p + 82, 0x400);
  71     put_le16(p + 83, 0x400);
  72     put_le16(p + 100, lba_sectors);
  73     put_le16(p + 101, lba_sectors >> 16);
  74     put_le16(p + 102, lba_sectors >> 32);
  75     put_le16(p + 103, lba_sectors >> 48);
  76 }
  77
  78 typedef struct VirtIOBlockReq
  79 {
  80     VirtIOBlock *dev;
  81     VirtQueueElement elem;
  82     struct virtio_blk_inhdr *in;
  83     struct virtio_blk_outhdr *out;
  84     struct virtio_scsi_inhdr *scsi;
  85     QEMUIOVector qiov;
  86     struct VirtIOBlockReq *next;
  87 } VirtIOBlockReq;
  88
  89 static void virtio_blk_req_complete(VirtIOBlockReq *req, int status)
  90 {
  91     VirtIOBlock *s = req->dev;
  92
  93     req->in->status = status;
  94     virtqueue_push(s->vq, &req->elem, req->qiov.size + sizeof(*req->in));
  95     virtio_notify(&s->vdev, s->vq);
  96
  97     qemu_free(req);
  98 }
  99
 100 static int virtio_blk_handle_write_error(VirtIOBlockReq *req, int error)
 101 {
 102     BlockInterfaceErrorAction action = drive_get_onerror(req->dev->bs);
 103     VirtIOBlock *s = req->dev;
 104
 105     if (action == BLOCK_ERR_IGNORE)
 106         return 0;
 107
 108     if ((error == ENOSPC && action == BLOCK_ERR_STOP_ENOSPC)
 109             || action == BLOCK_ERR_STOP_ANY) {
 110         req->next = s->rq;
 111         s->rq = req;
 112         vm_stop(0);
 113     } else {
 114         virtio_blk_req_complete(req, VIRTIO_BLK_S_IOERR);
 115     }
 116
 117     return 1;
 118 }
 119
 120 static void virtio_blk_rw_complete(void *opaque, int ret)
 121 {
 122     VirtIOBlockReq *req = opaque;
 123
 124     if (ret && (req->out->type & VIRTIO_BLK_T_OUT)) {
 125         if (virtio_blk_handle_write_error(req, -ret))
 126             return;
 127     }
 128
 129     virtio_blk_req_complete(req, VIRTIO_BLK_S_OK);
 130 }
 131
 132 static VirtIOBlockReq *virtio_blk_alloc_request(VirtIOBlock *s)
 133 {
 134     VirtIOBlockReq *req = qemu_mallocz(sizeof(*req));
 135     req->dev = s;
 136     return req;
 137 }
 138
 139 static VirtIOBlockReq *virtio_blk_get_request(VirtIOBlock *s)
 140 {
 141     VirtIOBlockReq *req = virtio_blk_alloc_request(s);
 142
 143     if (req != NULL) {
 144         if (!virtqueue_pop(s->vq, &req->elem)) {
 145             qemu_free(req);
 146             return NULL;
 147         }
 148     }
 149
 150     return req;
 151 }
 152
 153 #ifdef __linux__
 154 static void virtio_blk_handle_scsi(VirtIOBlockReq *req)
 155 {
 156     struct sg_io_hdr hdr;
 157     int ret, size = 0;
 158     int status;
 159     int i;
 160
 161     /*
 162      * We require at least one output segment each for the virtio_blk_outhdr
 163      * and the SCSI command block.
 164      *
 165      * We also at least require the virtio_blk_inhdr, the virtio_scsi_inhdr
 166      * and the sense buffer pointer in the input segments.
 167      */
 168     if (req->elem.out_num < 2 || req->elem.in_num < 3) {
 169         virtio_blk_req_complete(req, VIRTIO_BLK_S_IOERR);
 170         return;
 171     }
 172
 173     /*
 174      * No support for bidirection commands yet.
 175      */
 176     if (req->elem.out_num > 2 && req->elem.in_num > 3) {
 177         virtio_blk_req_complete(req, VIRTIO_BLK_S_UNSUPP);
 178         return;
 179     }
 180
 181     /*
 182      * The scsi inhdr is placed in the second-to-last input segment, just
 183      * before the regular inhdr.
 184      */
 185     req->scsi = (void *)req->elem.in_sg[req->elem.in_num - 2].iov_base;
 186     size = sizeof(*req->in) + sizeof(*req->scsi);
 187
 188     memset(&hdr, 0, sizeof(struct sg_io_hdr));
 189     hdr.interface_id = 'S';
 190     hdr.cmd_len = req->elem.out_sg[1].iov_len;
 191     hdr.cmdp = req->elem.out_sg[1].iov_base;
 192     hdr.dxfer_len = 0;
 193
 194     if (req->elem.out_num > 2) {
 195         /*
 196          * If there are more than the minimally required 2 output segments
 197          * there is write payload starting from the third iovec.
 198          */
 199         hdr.dxfer_direction = SG_DXFER_TO_DEV;
 200         hdr.iovec_count = req->elem.out_num - 2;
 201
 202         for (i = 0; i < hdr.iovec_count; i++)
 203             hdr.dxfer_len += req->elem.out_sg[i + 2].iov_len;
 204
 205         hdr.dxferp = req->elem.out_sg + 2;
 206
 207     } else if (req->elem.in_num > 3) {
 208         /*
 209          * If we have more than 3 input segments the guest wants to actually
 210          * read data.
 211          */
 212         hdr.dxfer_direction = SG_DXFER_FROM_DEV;
 213         hdr.iovec_count = req->elem.in_num - 3;
 214         for (i = 0; i < hdr.iovec_count; i++)
 215             hdr.dxfer_len += req->elem.in_sg[i].iov_len;
 216
 217         hdr.dxferp = req->elem.in_sg;
 218         size += hdr.dxfer_len;
 219     } else {
 220         /*
 221          * Some SCSI commands don't actually transfer any data.
 222          */
 223         hdr.dxfer_direction = SG_DXFER_NONE;
 224     }
 225
 226     hdr.sbp = req->elem.in_sg[req->elem.in_num - 3].iov_base;
 227     hdr.mx_sb_len = req->elem.in_sg[req->elem.in_num - 3].iov_len;
 228     size += hdr.mx_sb_len;
 229
 230     ret = bdrv_ioctl(req->dev->bs, SG_IO, &hdr);
 231     if (ret) {
 232         status = VIRTIO_BLK_S_UNSUPP;
 233         hdr.status = ret;
 234         hdr.resid = hdr.dxfer_len;
 235     } else if (hdr.status) {
 236         status = VIRTIO_BLK_S_IOERR;
 237     } else {
 238         status = VIRTIO_BLK_S_OK;
 239     }
 240
 241     req->scsi->errors = hdr.status;
 242     req->scsi->residual = hdr.resid;
 243     req->scsi->sense_len = hdr.sb_len_wr;
 244     req->scsi->data_len = hdr.dxfer_len;
 245
 246     virtio_blk_req_complete(req, status);
 247 }
 248 #else
 249 static void virtio_blk_handle_scsi(VirtIOBlockReq *req)
 250 {
 251     virtio_blk_req_complete(req, VIRTIO_BLK_S_UNSUPP);
 252 }
 253 #endif /* __linux__ */
 254
 255 static void virtio_blk_handle_write(VirtIOBlockReq *req)
 256 {
 257     BlockDriverAIOCB *acb;
 258
 259     acb = bdrv_aio_writev(req->dev->bs, req->out->sector, &req->qiov,
 260                           req->qiov.size / 512, virtio_blk_rw_complete, req);
 261     if (!acb) {
 262         virtio_blk_req_complete(req, VIRTIO_BLK_S_IOERR);
 263     }
 264 }
 265
 266 static void virtio_blk_handle_read(VirtIOBlockReq *req)
 267 {
 268     BlockDriverAIOCB *acb;
 269
 270     acb = bdrv_aio_readv(req->dev->bs, req->out->sector, &req->qiov,
 271                          req->qiov.size / 512, virtio_blk_rw_complete, req);
 272     if (!acb) {
 273         virtio_blk_req_complete(req, VIRTIO_BLK_S_IOERR);
 274     }
 275 }
 276
 277 static void virtio_blk_handle_output(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
 278 {
 279     VirtIOBlock *s = to_virtio_blk(vdev);
 280     VirtIOBlockReq *req;
 281
 282     while ((req = virtio_blk_get_request(s))) {
 283         if (req->elem.out_num < 1 || req->elem.in_num < 1) {
 284             fprintf(stderr, "virtio-blk missing headers\n");
 285             exit(1);
 286         }
 287
 288         if (req->elem.out_sg[0].iov_len < sizeof(*req->out) ||
 289             req->elem.in_sg[req->elem.in_num - 1].iov_len < sizeof(*req->in)) {
 290             fprintf(stderr, "virtio-blk header not in correct element\n");
 291             exit(1);
 292         }
 293
 294         req->out = (void *)req->elem.out_sg[0].iov_base;
 295         req->in = (void *)req->elem.in_sg[req->elem.in_num - 1].iov_base;
 296
 297         if (req->out->type & VIRTIO_BLK_T_SCSI_CMD) {
 298             virtio_blk_handle_scsi(req);
 299         } else if (req->out->type & VIRTIO_BLK_T_OUT) {
 300             qemu_iovec_init_external(&req->qiov, &req->elem.out_sg[1],
 301                                      req->elem.out_num - 1);
 302             virtio_blk_handle_write(req);
 303         } else {
 304             qemu_iovec_init_external(&req->qiov, &req->elem.in_sg[0],
 305                                      req->elem.in_num - 1);
 306             virtio_blk_handle_read(req);
 307         }
 308     }
 309     /*
 310      * FIXME: Want to check for completions before returning to guest mode,
 311      * so cached reads and writes are reported as quickly as possible. But
 312      * that should be done in the generic block layer.
 313      */
 314 }
 315
 316 static void virtio_blk_dma_restart_bh(void *opaque)
 317 {
 318     VirtIOBlock *s = opaque;
 319     VirtIOBlockReq *req = s->rq;
 320
 321     qemu_bh_delete(s->bh);
 322     s->bh = NULL;
 323
 324     s->rq = NULL;
 325
 326     while (req) {
 327         virtio_blk_handle_write(req);
 328         req = req->next;
 329     }
 330 }
 331
 332 static void virtio_blk_dma_restart_cb(void *opaque, int running, int reason)
 333 {
 334     VirtIOBlock *s = opaque;
 335
 336     if (!running)
 337         return;
 338
 339     if (!s->bh) {
 340         s->bh = qemu_bh_new(virtio_blk_dma_restart_bh, s);
 341         qemu_bh_schedule(s->bh);
 342     }
 343 }
 344
 345 static void virtio_blk_reset(VirtIODevice *vdev)
 346 {
 347     /*
 348      * This should cancel pending requests, but can't do nicely until there
 349      * are per-device request lists.
 350      */
 351     qemu_aio_flush();
 352 }
 353
 354 /* coalesce internal state, copy to pci i/o region 0
 355  */
 356 static void virtio_blk_update_config(VirtIODevice *vdev, uint8_t *config)
 357 {
 358     VirtIOBlock *s = to_virtio_blk(vdev);
 359     struct virtio_blk_config blkcfg;
 360     uint64_t capacity;
 361     int cylinders, heads, secs;
 362
 363     bdrv_get_geometry(s->bs, &capacity);
 364     bdrv_get_geometry_hint(s->bs, &cylinders, &heads, &secs);
 365     memset(&blkcfg, 0, sizeof(blkcfg));
 366     stq_raw(&blkcfg.capacity, capacity);
 367     stl_raw(&blkcfg.seg_max, 128 - 2);
 368     stw_raw(&blkcfg.cylinders, cylinders);
 369     blkcfg.heads = heads;
 370     blkcfg.sectors = secs;
 371     blkcfg.size_max = 0;
 372     virtio_identify_template(&blkcfg);
 373     memcpy(&blkcfg.identify[VIRTIO_BLK_ID_SN], s->serial_str,
 374         VIRTIO_BLK_ID_SN_BYTES);
 375     memcpy(config, &blkcfg, sizeof(blkcfg));
 376 }
 377
 378 static uint32_t virtio_blk_get_features(VirtIODevice *vdev)
 379 {
 380     VirtIOBlock *s = to_virtio_blk(vdev);
 381     uint32_t features = 0;
 382
 383     features |= (1 << VIRTIO_BLK_F_SEG_MAX);
 384     features |= (1 << VIRTIO_BLK_F_GEOMETRY);
 385 #ifdef __linux__
 386     features |= (1 << VIRTIO_BLK_F_SCSI);
 387 #endif
 388     if (strcmp(s->serial_str, "0"))
 389         features |= 1 << VIRTIO_BLK_F_IDENTIFY;
 390
 391     return features;
 392 }
 393
 394 static void virtio_blk_save(QEMUFile *f, void *opaque)
 395 {
 396     VirtIOBlock *s = opaque;
 397     VirtIOBlockReq *req = s->rq;
 398
 399     virtio_save(&s->vdev, f);
 400
 401     while (req) {
 402         qemu_put_sbyte(f, 1);
 403         qemu_put_buffer(f, (unsigned char*)&req->elem, sizeof(req->elem));
 404         req = req->next;
 405     }
 406     qemu_put_sbyte(f, 0);
 407 }
 408
 409 static int virtio_blk_load(QEMUFile *f, void *opaque, int version_id)
 410 {
 411     VirtIOBlock *s = opaque;
 412
 413     if (version_id != 2)
 414         return -EINVAL;
 415
 416     virtio_load(&s->vdev, f);
 417     while (qemu_get_sbyte(f)) {
 418         VirtIOBlockReq *req = virtio_blk_alloc_request(s);
 419         qemu_get_buffer(f, (unsigned char*)&req->elem, sizeof(req->elem));
 420         req->next = s->rq;
 421         s->rq = req->next;
 422     }
 423
 424     return 0;
 425 }
 426
 427 VirtIODevice *virtio_blk_init(DeviceState *dev, DriveInfo *dinfo)
 428 {
 429     VirtIOBlock *s;
 430     int cylinders, heads, secs;
 431     static int virtio_blk_id;
 432     char *ps;
 433
 434     s = (VirtIOBlock *)virtio_common_init("virtio-blk", VIRTIO_ID_BLOCK,
 435                                           sizeof(struct virtio_blk_config),
 436                                           sizeof(VirtIOBlock));
 437
 438     s->vdev.get_config = virtio_blk_update_config;
 439     s->vdev.get_features = virtio_blk_get_features;
 440     s->vdev.reset = virtio_blk_reset;
 441     s->bs = dinfo->bdrv;
 442     s->rq = NULL;
 443     if (strlen(ps = (char *)drive_get_serial(s->bs)))
 444         strncpy(s->serial_str, ps, sizeof(s->serial_str));
 445     else
 446         snprintf(s->serial_str, sizeof(s->serial_str), "0");
 447     s->bs->private = dev;
 448     bdrv_guess_geometry(s->bs, &cylinders, &heads, &secs);
 449     bdrv_set_geometry_hint(s->bs, cylinders, heads, secs);
 450
 451     s->vq = virtio_add_queue(&s->vdev, 128, virtio_blk_handle_output);
 452
 453     qemu_add_vm_change_state_handler(virtio_blk_dma_restart_cb, s);
 454     register_savevm("virtio-blk", virtio_blk_id++, 2,
 455                     virtio_blk_save, virtio_blk_load, s);
 456
 457     return &s->vdev;
 458 }